Инновации как основа современной экономической системы

Опубликовано 30.08.2015
Олег Фиговский   |   просмотров - 984,   комментариев - 0
Инновации как основа современной экономической системы

Академик Олег Фиговский,

президент Ассоциации изобретателей Израиля,

лауреат «GoldenAngelPrize»

Мы живем в эпоху неограниченных возможностей. Считается, что через несколько лет произойдут удивительные вещи, совершенные во имя инноваций, которые, в конечном счете, полностью изменят нынешнюю экономическую систему, служившую источником трудовых отношений и дохода на протяжении нескольких сотен лет.

Здесь скрываются неочевидные опасности. Не последняя из них заключается в том, что инновация выглядит слишком неправдоподобно, и мы можем ошибочно предположить, будто это всего лишь очередная забавная причуда, которой суждено исчезнуть бесследно. В этом-то и заключается главная ошибка, ведь это все равно что полагать, будто автобус, который вот-вот вас переедет – мираж, и непременно исчезнет, перед тем как «закатать» вас в асфальт.

Мы меняем нашу экономическую систему в глобальных масштабах. Хотя все и вся гиперболизируют положение дел в блогах и на совещаниях, большинство из нас до сих пор не полностью осознали масштабность грядущей перемены. Грядет могущественная сила, способная смести большую часть существующего бизнес-мира.

Последний раз перемена подобного масштаба произошла, когда индустриальная экономика сменила сельское хозяйство, став ключом к дальнейшему развитию мира. Автобус перемен приближается очень быстро. Нам нужно понять, что прячется за пылевой завесой, поднятой его колесами, и определить сферу наших интересов и возможностей.

Растущая сила инновационной экосистемы все быстрее приближает крах современной экономики. Доунс (Larry Downes) и Ньюнс (Paul Nunes) выяснили, что «раньше подрывным инновациям требовалось больше десятилетия, чтобы хоть как-то повлиять на существующие индустрии… Теперь это время уменьшилось вдвое и продолжает сокращаться».

Чем быстрее на рынке появляются все новые и новые конкуренты, тем быстрее сокращается жизненный цикл любой идеи. Инновация по-прежнему будет обладать рыночным потенциалом, но то время, которое имеет организация или предприниматель на то, чтобы собрать потенциальную прибыль, сильно снижается. Этот факт подмывает складывавшуюся за два века модель индустриальной экономики.

Это требует совершенно иного подхода к бизнесу. Инновация станет основным видом деятельности: она больше не будет связана с единичным улучшением продукта или побочной работой по расширению его функционала. Чтобы процветать, нам придется постоянно создавать уникальные и оригинальные проекты, интересные рынку – быстро и по умеренной цене.

Ричард Флорида (Richard Florida) из Creative Culture сказал, что мы находимся на острие «крупнейшего экономического прорыва всех времен».

Являясь автором более 500 изобретений, я реально чувствую поступь нового экономического прорыва, основанного на новейших изобретениях. Далее я хотел бы представить обзор новейших разработок. Трендами модернизационного развития являются нано- и биотехнологии, новые оборонные технологии и 3D-печать.

Так в Китае за 3 часа на 3D-принтере напечатали полноценную двухэтажную виллу. А вечером того же дня ZhuoDa group, фирма которая вплотную занялась 3D-строительством домов в КНР, построила ещё один дом. «Вилла из 3D-принтера» построена из отдельных модулей, которые изготавливаются на фабрике сразу целиком, включая внутреннюю отделку, проводку, водопровод, сантехнику, мебель и т.д. Фактически, дом готов уже на 90%, когда его модули привозят на строительную площадку, передает Imena.ua. Фрагменты самого дома печатаются из определенного состава, который держится в тайне. Кроме того, дом отличается высокой теплоизоляцией – в нём не жарко летом и не холодно зимой. Известно, что в этот секретный состав входят материалы, полученные из промышленных и сельскохозяйственных отходов. Именно поэтому в готовых модулях не присутствует вредных веществ. Сообщается, что напечатанный на принтере дом имеет способность выдержать землетрясения с магнитудой 9 баллов, не боится огня и воды. Отмечается, что после завершения печати готовые модули просто собираются бригадой рабочих. Таким образом, конечная стоимость домов из 3D-принтера гораздо ниже, чем домов, построенных с использованием других методов. Для сборки двухэтажной виллы требуется шесть 3D-модулей, на каждый квадратный метр которых приходится примерно 100 кг веса. Сейчас у ZhuoDa group есть 22 патента на новый материал и подписанные контракты по 40 государственным проектам. Прогнозируется, что к 2016 году площадь домов, построенных Zhuoda Group, достигнет 2 млрд. кв. м, а их суммарная стоимость составит $1,2 трлн.

В настоящее время в мире идет интенсивная гонка по разработкам лазерного и другого вида оружия, стреляющего мощными лучами узконаправленной энергии. В этой гонке лазерных вооружений принимают участие ведущие технологические и оборонные компании различных стран, среди которых присутствуют такие известные компании, как Boeing, Northrop Grumman, Raytheon, General Atomics, Rheinmetall и другие. Но недавно на этом поле появился еще один игрок – Китай, и первый образец китайской лазерной установки был продемонстрирован на выставке Beijing Weapons Expo, проходившей в Пекине. Лазерная боевая установка Low Altitude Guard I является совместной разработкой, выполненной специалистами китайской Академии инженерной физики (Chinese Academy of Physics Engineering) и компании Jiuyuan Hi-Tech Equipment Corporation. В ее основе лежит твердотельный лазер, мощностью в 10 кВт, и это означает, что установка способна поражать скоростные низколетящие цели на дистанции до 2 километров. Однако, возможностей электронно-оптической системы турели установки Low Altitude Guard I достаточно для охвата окружающего пространства на расстоянии 5 километров от установки. Система управления огнем установки Low Altitude Guard I имеет максимально возможный уровень автоматизации. Установка способна к самостоятельному обнаружению, идентификации и слежения за целью. Оператору остается лишь нажать на кнопку открытия огня, когда отслеживаемая цель попадает в зону поражения лазерного луча. Небольшие габаритные размеры установки Low Altitude Guard I позволят устанавливать скрытно такие системы на крышах высотных зданий и размещать их вокруг инфраструктуры защищаемых объектов, вокруг атомных электростанций, промышленных предприятий, аэродромов и военных баз. Кроме этого, лазеры являются более дешевым и более безопасным, по сравнению с ракетами и зенитными орудиями, средством ПВО, которое можно размещать прямо в защищаемых им городских кварталах. В ближайшем будущем китайские специалисты собираются разработать более мощный и мобильный вариант их лазерной системы. Лазерная турель новой системы Low Altitude Guard II, установленная сверху кузова специального автомобиля-тягача, будет способна поражать цели на дистанции до 10 километров, что сопоставимо с возможностями поражения целей современных автоматических артиллерийских зенитных орудий. И, не следует удивляться в случае, если первые самолеты, вооруженные собственными лазерными системами, которые появятся в мире, будут не американского, а китайского производства.

Соревнование между Китаем и США в создании новейших технологий становится все более явным и масштабным. Подписание президентом США Бараком Обамой Национальной стратегической компьютерной инициативы (NSCI) поможет американским компаниям обогнать Китай в гонке создания суперкомпьютеров. Такую оценку журналу Science дал Джек Донгарра (Jack Dongarra), эксперт по суперкомпьютерам из Университета Теннесси. По его мнению, одной из причин принятия NSCI стала активность Китая в построении высокопроизводительных систем. В рейтинге суперкомпьютеров Top500 китайский Tianhe-2 («Млечный путь») занимает первое место уже пятый год подряд. Донгарра указывает, что в целом США остается лидером в построении высокопроизводительных систем – 233 суперкомпьютера из 500 самых мощных находятся на территории этого государства. Для сравнения, второй идет Япония – 40 систем, а Китай с 37 системами делит четвертое место с Германией. Россия занимает девятое место с восемью системами.

Хорст Саймон (Horst Simon), заместитель директора Национальной лаборатории имени Лоуренса Университета Беркли (штат Калифорния) отметил, что подписанная инициатива облегчит получение финансирования на высокопроизводительные системы агентствам, которые занимаются их построением. Например, Национальная лаборатория ядерной безопасности, занимающаяся вопросами ядерных вооружений в Министерстве энергетики США, планирует потратить 325 миллионов долларов на создание суперкомпьютера мощностью от 100 до 300 петафлоп (10 в 15-й степени, или миллион миллиардов операций в секунду). Будущий суперкомпьютер будет втрое быстрее китайского Tianhe-2. По плану агентства, экзафлопной мощности (10 в 18-й степени, или миллиард миллиардов операций в секунду) удастся достигнуть к 2024 году. Эксперты Science также отметили практичность программы NSCI, в ней уделяется внимание не только скорости будущих суперкомпьютеров, но и объему накопителей, которыми они будут управлять – это важно для решения практических задач.

Однако создание суперкомпьютеров потребует не просто увеличения их производительности. Китайский Tianhe-2 потребляет 18 мегаватт, что эквивалентно потреблению энергии 18 тысяч частных домов. Создание в 30 раз более мощного компьютера без создания новых технологий энергосбережения потребует уже полугигаватта мощности для его работы.

Обама подписал Национальную стратегическую компьютерную инициативу 29 июля 2015 года. Согласно документу, в ближайшее десятилетие в США должны быть созданы суперкомпьютеры мощностью в 1 экзафлопс и с накопителями объемом 1 экзабайт (10 в 18-й степени или миллиард миллиардов байт), способные работать с данными в различных форматах. По мнению президентского совета по науке и технологиями, такие мощности позволят полноценно симулировать воздушные потоки в условиях турбулентности, что имеет значение для сокращения сроков проектирования новых самолетов. Кроме того, они помогут прогнозировать погоду, предсказывать изменения климата, изучать образование галактик, взаимодействие молекул и проектировать работу энергосетей. Одним из потенциальных направлений была названа персональная медицина, в которой большой объем данных позволит работать индивидуально с каждым пациентом и подбирать необходимые методы лечения.

Перевес в создании новых технологий американскими учеными базируется на доминирующих позициях университетов по такому показателю, как уровень их научных публикаций. Институт по исследованию науки и технологии при Лейденском университете в Нидерландах (CWTS), который ежегодно занимается ранжированием университетов и научных институтов мира по уровню их научных публикаций в общем и по той или иной отдельной дисциплине в частности. Эту, так сказать, «библиометрическую работу», Лейденский университет ведет с 2007 года. Каждый год его сотрудники изучают данные о количестве и влиянии научных публикаций 750-ти ведущих научных учреждений мира и публикуют новую сводку своих результатов. Согласно только что опубликованному обзору Лейденского CWTS Ranking, охватывающему период с 2010 по 2013 год, институт им. Вейцмана в Реховоте занял по этому показателю – то есть, по влиянию его научных исследований на мировую науку – 10-е место в мире! Из 750-ти! Интересно, что Вейцмановский институт оказался не только одним из ведущих на протяжении последних четырех лет научных учреждений мира. Он оказался также единственным за пределами Соединенных Штатов научным учреждением, которое вошло в первую всемирную десятку. Ни европейские, ни российские или китайские университеты и научные институты в эту десятку не вошли. Первое место в ней, вполне ожидаемо, завоевал Массачусетский Технологический Институт, прославленный MIT. Второе, столь же ожидаемо – Гарвардский университет в Кембридже (Бостон, Соединенные Штаты). Лейденский обзор указывает, что за период с 2010-го по 2013-й год ученые Вейцмановского института опубликовали 2414 научных работ, которые были процитированы (в общей сложности) 27859 раз. При этом около 460 из этих работ были среди первых 10% самых часто процитированных работ во всей мировой научной литературе. Я думаю, что результаты лейденского обзора являются одним из показателей, объясняющих успехи израильских инновационных технологий.

Японские ученые заявляют о гигантском прорыве – создании самого мощного боевого лазера в мире. Во время испытания разработки был создан импульс мощностью в 2 петаватта, что в тысячу раз больше, чем количество электроэнергии, потребляемой нашей планетой. Длительность выстрела длилась лишь одну триллионную секунды – 1 пикосекунду. Созданный в Университете Осаки лазер для экспериментов с быстрым воспламенением (Laser for Fast Ignition Experiments, FLEX) в длину составляет около 100 метров. А его испытания начались еще в конце прошлого года, однако лишь в июне 2015 года его показатели получили официальное подтверждение. А сообщает об этом журнал Popular Science. Стоит отметить, что в Америке уже существуют подобные лазеры, однако их мощность в сравнении с разработкой японских физиков – ничтожна. Это подтвердили и сами сотрудники Университета Техаса, который ранее также сообщал о создании петаваттного лазера.

Представители японской компании NEC Tokin Corp объявили об окончании разработки нового мягкого магнитного материала, магнитные свойства которого сопоставимы, а в области высоких частот и значительно превосходят свойства ферритов, используемых в настоящее время в радиоэлектронике. Этот новый материал, получивший название «Senfoliage», является сложным магнитным материалом, в основе которого лежат несколько различных металлов. В высокочастотном диапазоне – свыше 1 МГц – относительная магнитная проницаемость нового материала колеблется в диапазоне от 100 до 500 единиц, что эквивалентно магнитной проницаемости ферритов на таких же частотах. Но материал Senfoliage выгодно отличается от ферритов по другому показателю – по точке магнитного насыщения, выше которой материал перестает работать в качестве усилителя магнитного поля. Магнитные свойства материала Senfoliage сохраняются неизменными при температурах до 200 градусов по шкале Цельсия, точка Кюри материала, температура, при которой он полностью теряет свои магнитные свойства, составляет 400 градусов. Материал Senfoliage может производиться листами, толщиной от 0,1 до 2 миллиметров. Его внутренняя структура состоит из плотно упакованных магнитных частичек, напоминающих свернутые листья. Именно эта особенность и определяет высокую магнитную проницаемость, порог магнитного насыщения и способность материала выдерживать воздействие высоких температур. Все параметры материала Senfoliage полностью удовлетворяют требованиям, которые предъявляются к катушкам индуктивности и малогабаритным трансформаторам, монтируемым прямо на печатных платах электронных устройств. Использование нового магнитного материала позволит сократить размеры импульсных источников питания и высокочастотных преобразователей постоянного напряжения DC-DC, которые широко используются в современной компьютерной технике и коммуникационных устройствах. Кроме этого, высокая устойчивость материала Senfoliage к высокой температуре обусловит его применение в автомобильной, авиационной и космической технике, там, где электронные устройства подвергаются постоянному воздействию высокой температуры, к примеру, от работающего двигателя. Некоторая эластичность материала, обусловленная его мягкой природой, позволит ему без разрушения выдерживать резкие перепады температур, такие, которые бывают в космосе при пересечении космическими аппаратами границы тени и освещенного Солнцем пространства. В настоящее время специалисты компании NEC Tokin, работая совместно с учеными из Политехнического института и университета Вирджинии, разрабатывают ряд изделий из материала Senfoliage, которые в недалеком будущем смогут заменить стандартные сердечники, изготавливаемые из ферритов.

Исследователи из университета Северной Каролины продемонстрировали, что легковесная металлическая «пена», имеющая определенный состав и сложную структуру, является средством, позволяющим эффективно блокировать рентгеновское излучение, гамма-лучи и нейтронную радиацию, поглощая и рассеивая энергию высокоэнергетических частиц и электромагнитных волн. Благодаря этому, такая металлическая пена является перспективным материалом для использования в областях ядерной безопасности, в космической технике, в промышленности и медицине. «Используя разработанную нами металлическую пену, можно будет создавать более безопасные системы транспортировки ядерных отходов, ограждения ядерных реакторов и установок, более защищенные космические корабли и высокоэффективную защиту в медицинских рентгеновских аппаратах», – рассказывает Афсэнех Рэбии (Afsaneh Rabiei), профессор из университета Северной Каролины. Группа профессора Рэбии изначально создавала металлическую пену для использования этого материала на транспорте и в военной области. Кроме этого, благодаря малому весу и высокой прочности этого материала рассматривались варианты его использования в космической области и в области ядерной энергетики. Именно перспективы использования материала в последней из указанных области натолкнули ученых на мысль о проверке антирадиационных свойств металлической пены. Ученые провели целый ряд опытов, в ходе которых материал облучался лучами рентгена, гамма-лучами, подвергался нейтронной радиации с различной интенсивностью. Полученные результаты были сравнены с аналогичными показателями других материалов, традиционно используемых в системах антирадиационной защиты. Наилучшие показатели поглощения вышеуказанных видов радиации показал вид металлической пены под названием «high-Z steel-steel», которая состоит преимущественно из нержавеющей стали с небольшими добавками вольфрама. Этот вид металлической пены по эффективности блокирования гамма-лучей и рентгена превзошел все конструкционные материалы, включая сталь, которые используются на объектах ядерной энергетики, и уступил по этому параметру лишь чистому свинцу. А в области блокирования нейтронного излучения металлическая пена «high-Z» стала абсолютным лидером. «В настоящее время мы работаем над новым составом металлической пены, что должно сделать ее более эффективной, чем свинец, при блокировании рентгена и гамма-излучения – рассказывает профессор Рэбии. – Но металлическая пена и прямо сейчас уже имеет целый ряд преимуществ по сравнению со свинцом. Она нетоксична, ее легче производить и можно безопасно обрабатывать. Это, наряду с высокой механической прочностью, делает металлическую пену идеальным материалом для использования в ядерной энергетике и космической технике».

Немецкие ученые доказали, что электромагнитный двигатель, который ранее считался «невозможным», способен создавать тягу, которая в несколько тысяч раз больше, чем у гипотетической фотонной ракеты, сообщает RT. Космические путешествия с ним станут гораздо быстрее. Проект электромагнитного двигателя был представлен британским ученым Роджером Шоером еще в 2000 году, но тогда ученое сообщество посчитало данный проект невозможным. Однако позже NASA все же вернулось к данному проекту. Теперь же ученые из Дрезденского технологического университета подтвердили, что ЭМ-двигатель может создавать тягу, достаточную, чтобы доставлять космические корабли до Луны за четыре часа. Полет же к Альфа Центавра вместо десятков тысячелетий займет не более 100 лет. Новый двигатель создает тягу благодаря отражению электромагнитного излучения от стенок замкнутой камеры. Примечательно, что ему не требуется ракетное топливо – достаточно солнечного излучения.

Команда исследователей из Австралийского национального университета создала фосфорен из черной кристаллической формы фосфора, неоднократно используя липкую ленту для создания слоев толщиной в один атом. Фосфорен гораздо тоньше и его создание проще, по сравнению с кремнием, кроме этого его эмиссионные свойства изменяются с толщиной слоев, что дает большую гибкость для производства. «Это свойство не было обнаружено ранее в других материалах. Изменяя число слоев, мы можем четко контролировать ширину запрещенной зоны, которая определяет свойства материала, например, такие как цвет изготовленного из него светодиода. Под микроскопом можно ясно видеть разные цвета образца, что говорит вам, как много там слоев», – сказали исследователи. Команда обнаружила, что ширина запрещенной зоны для однослойного фосфорена равна 1,75 эВ, что соответствует красному свету с длиной волны 700 нм. После добавления нескольких слоев, ширина запрещенной зоны уменьшилась. Например, для пяти слоев ширина запрещенной зоны составляла 0,8 эВ, что соответствует инфракрасной длине волны 1550 нм. Для очень толстых слоев величина была около 0,3 эВ, соответствующая средней длине инфракрасной волны около 3,5 мкм. Поведение фосфорена в тонких слоях превосходит кремний, считают учёные.

Известные компании Intel и Micron представили вниманию общественности то, что, по их мнению, может совершить революционный переворот в современных технологиях хранения информации. Представленная ими технология, имеющая название 3D XPoint, представляет собой технологию нового типа энергонезависимой памяти, которая будет в 1000 раз быстрей, в 1000 раз надежней, нежели современная NAND флэш-память, и будет иметь в 10 раз больший показатель плотности хранения информации, нежели DRAM-память. Первые образцы чипов 3D XPoint памяти будут выпущены уже в этом году, но пока нет никакой точной информации касательно дальнейших планов компаний относительно начала масштабного производства чипов памяти нового типа. Однако, представители компаний сообщают, что технологии производства памяти 3D XPoint вполне совместимы с существующими технологическими процессами и стоимость такой памяти в условиях массового производства позволит ее использование даже в устройствах потребительского класса. Следует заметить, что память 3D XPoint является далеко не единственной альтернативой для замены памяти DRAM и Flash-NAND, но другие альтернативные варианты пока еще слишком дороги для того, чтобы составить им конкуренцию. Из крошек технической информации, которая касается памяти 3D XPoint, известно, что она имеет архитектуру, в которой ячейки памяти, не имеющие в своем составе транзисторов, находятся в точках пресечения шин адреса и данных. В отличие от памяти типа DRAM и Flash-NAND, ячейки памяти 3D XPoint не используют электрических зарядов для хранения данных, в них используется, судя по некоторым предположениям, нечто наподобие мемристоров. Благодаря новой технологии, информация в каждой ячейке 3D XPoint памяти может быть записана или прочитана при помощи определенного электрического потенциала, приложенного к соответствующим разрядам шины данных и шины адреса. А отсутствие в составе ячейки памяти управляющих транзисторов позволило сократить размеры самой ячейки и увеличить показатель плотности хранения информации. Опытные образцы памяти 3D XPoint имеют пока двухслойную структуру, но два слоя – это еще не предел, количество слоев в перспективе, можно увеличивать чуть ли не до бесконечности, соответственно увеличивая и плотность хранения информации. Но и уже изготовленные двухслойные чипы памяти имеют емкость в 128 Гб, что превышает плотность коммерческих чипов памяти DDR4, которые имеют емкость до 8 Гб на чип. Тем не менее, такие чипы пока еще проигрывают чипам Flash-NAND компании Micron, которые имеют емкость до 2 Тб на чип. Еще одним не очень ясным моментом являются скоростные показатели памяти 3D XPoint. Как упоминалось выше, новая память по скорости будет превосходить память Flash-NAND в тысячу раз. Если речь идет о скорости произвольного доступа, то да, это вполне реальный показатель. Но если речь идет о ширине полосы пропускания чипов памяти, то это является чем-то из разряда научной фантастики. Представители компаний Intel и Micron утверждают, что 3D XPoint память будет конкурентоспособна по стоимости с памятью DRAM и Flash-NAND. Сейчас имеются опытные образцы чипов 3D XPoint памяти, а их мелкосерийное производство начнется позже в этом году. Чипы памяти на основе 3D XPoint, которые разрабатываются как специалистами Intel, так и специалистами Micron, начнут поставляться к концу года, но будут доступны лишь ограниченному кругу избранных клиентов. Учитывая, что память 3D XPoint быстра как DRAM, но не столь плотна, как NAND, конечный сегмент рынка для продуктов на базе этой памяти еще не полностью ясен. Быстрее всего, первыми на белый свет появятся гибридные устройства хранения информации, в которых будут использоваться большие массивы Flash-NAND и промежуточные массивы из быстрой памяти 3D XPoint. Однако в планах компаний значится дальнейшее усовершенствование их продуктов на основе памяти 3D XPoint, после чего она сможет выступить заменой как оперативной памяти, так и постоянной памяти вычислительных систем. Несомненно, что это сможет произвести революцию в области вычислительной техники и вывод на рынок такого продукта можно по праву считать важной вехой на пути развития современных технологий.

Нелетальное оружие может использоваться во множестве различных ситуаций, при пресечении возникновения беспорядков, как средство устрашения и т.п. Резиновые пули, шокеры, тазеры и баллончики со слезоточивым газом, которые являются самыми известными представителями нелетального оружия, далеко не всегда являются идеальным вариантом решения возникшей проблемы, именно поэтому специалисты группы Joint Non-Lethal Weapons Program занимаются постоянной разработкой разнообразных альтернативных технологий. Одной из таких альтернативных технологий является установка LIPE (Laser-Induced Plasma Effect), которая, по сути, представляет собой звуковое оружие, создающее синий плазменный шар, производящий очень громкий звук, который направлен в строго заданном направлении, к примеру, на лобовое стекло автомобиля. Система LIPE работает, «стреляя» высокоэнергетическими импульсами наносекундного лазера по определенной цели. Такие импульсы достаточно безопасны для окружающих, но при попадании во что-либо они создают то, что можно описать как «шар из синей плазмы». Создав такой плазменный шар, система продолжает стрелять по нему импульсами лазера, что заставляет плазму резко расширяться, издавая при этом очень громкий звук. При свете дня плазменный шар практически невиден, и тому человеку, кто испытывает на себе воздействие его звука, будет казаться, что этот звук исходит из ниоткуда. В настоящее время ведется подготовка к очередным испытаниям первой опытной установки системы LIPE, стоимость которой составляет около 3 миллионов долларов. До этого времени ее разработчики заставили работать лазерно-плазменную технологию на расстоянии до 30 метров. Но проведенные изменения конструкции позволят увеличить дальность действия этого нелетального оружия минимум до 100 метров. Разработчики системы считают, что производимый системой звук, сила которого может превышать 130 децибел, возникающий на пустом месте, станет сильным шокирующим фактором, который можно успешно использовать при подавлении беспорядков, внесения сумятицы в ряды солдат противника и т.п.

Химические загрязнители часто оказываются трудноуловимыми и трудноуничтожимыми - молекулы многих пестицидов и, например, бисфенола А, используемого в производстве пластмасс, в обычных условиях весьма устойчивы к разложению, так что очистка вод и почв от таких веществ становится весьма недешёвым и долгим делом: ведь здесь нужно как-то выловить загрязнители из среды, чтобы потом уничтожить их специальными методами. Исследователи из Массачусетского технологического института создали особые наночастицы, которые могут весьма упростить борьбу с такими загрязнителями. Фердинанд Брандл (Ferdinand Brandl), Николя Бертран (Nicolas Bertrand) и их коллеги синтезировали полимерное вещество из полиэтиленгликоля и полиактовой кислоты. Первый входит в состав глазных капель, зубных паст, слабительных средств и т. д., и, следовательно, безвреден, а вторая служит одним из основных компонентов биоразлагаемого пластика. Наночастицы из такого полимера состоят из гидрофобного ядра и гидрофильной оболочки. Благодаря молекулярным силам, гидрофобные загрязнители, стараясь добраться до внутреннего слоя наночастицы, будут прилипать к её поверхности. Но в таком виде загрязнитель так и будет пребывать в растворе, пусть и прилипнув к наночастицам. Фокус же в том, что полимер, из которого сделаны частицы, разрушается под действием ультрафиолета так, что гидрофильная оболочка исчезает, а гидрофобное ядро разворачивается, «взрывается» – его больше не стабилизирует гидрофильная оболочка, которая благодаря взаимодействию с водой удерживала внутренности частицы в компактном состоянии. Развёрнутые частицы с налипшими молекулами загрязнителя слипаются друг с другом, и в результате получается довольно крупный надмолекулярный агрегат. Только в отличие от отдельных вредных молекул и отдельных частиц такие агрегаты легко собрать: их можно осадить центрифугированием или, например, просто отфильтровать. В статье в Nature Communications авторы пишут, что с помощью таких наночастиц им удалось очистить растворы, содержащие фталаты и бисфенол А, которые вмешиваются в пути гормональных сигналов. Также частицы оказались эффективны при очистке почвы от ароматических полициклических углеводородов, которые образуются при неполном сжигании различных видов топлива и которые, как известно, могут быть сильными канцерогенами. Обратно в наночастицу развернувшийся полимер сложиться не может, а если по какой-то причине полимерный микрокомок не осядет и не отфильтруется, то, сделанный из биоразлагаемого материала, со временем разрушится сам, то есть, никакого прибавочного загрязнения не будет. Огромный плюс метода – в его простоте: вещество наночастиц синтезируется при комнатной температуре, модифицировать их никак не надо (вещества из раствора они выхватывают неспецифично и годятся для любых гидрофобных химикатов), очистка происходит без сложных многоступенчатых процедур. Кроме того, достаточно большое соотношение площади поверхности к объёму позволяет на небольшое количество наночастиц поймать много вредных молекул. По первоначальной мысли авторов работы, такие частицы должны были доставлять лекарство к раковым клеткам, однако камнем преткновения стала необходимость ультрафиолета, который, во-первых, плохо проходит сквозь кожу, во-вторых, повреждает ДНК в тех клетках, в том числе и здоровых, до которых он всё-таки дошёл. И всё же метод может найти применение не только в очистке окружающей среды от загрязнителей, но и в медицине, фармакологии, аналитической химии и даже в пищевой промышленности: например, с помощью разворачивающихся и слипающихся наночастиц можно удалять кофеин при приготовлении декофеинизированного кофе.

Физики из Великобритании смогли улучшить максимальный КПД солнечных батарей и почти в 17 раз уменьшить их вес благодаря наблюдениям за тем, как бабочки разогревают свои крылья перед полетом, и изучению их внутренней структуры. «Наше исследование показало, что непритязательная капустница-белянка является не просто вредителем, угрожающим урожаю, но и настоящим экспертом в области сбора солнечной энергии и использования ее для своих нужд», – рассказывает Ричард Френч-Констант (Richard French-Constant) из университета Эксетера (Великобритания). Френч-Констант, эксперт в области биологии бабочек, помог коллегам по университету под руководством Тапаса Маллика (Tapas Mallick) найти способы радикально улучшить конструкцию, КПД и снизить себестоимость солнечных батарей, опираясь на то, как устроены крылья белянок и других чешуекрылых насекомых. Как рассказывает биолог, бабочки, как и другие насекомые, не являются теплокровными существами, и они могут летать только тогда, когда двигательные мускулы их крыльев будут хорошо прогреты солнцем. Белянки привлекли коллективное внимание ученых по той причине, что этот вид насекомых просыпается и начинает летать гораздо раньше, чем другие виды бабочек, что в особенности заметно в облачные дни, когда Солнце скрыто за тучами. Это наблюдение натолкнуло физиков на мысль, что крылья белянок могут быть устроены таким образом, что они лучше поглощают энергию солнечных лучей, чем у других насекомых. Руководствуясь этой идеей, Маллик и его коллеги проследили за тем, как свет отражается от крыльев бабочек и расположенных на них чешуек. Эти наблюдения раскрыли несколько любопытных вещей. К примеру, белянки держат крылья по отношению друг к другу под определенным углом, что позволяет особым отражательным чешуйкам на поверхности крыльев перенаправлять практически весь отражаемый свет на ту часть брюшка насекомого, где находятся двигательные мускулы. Используя эти чешуйки в качестве образца, физики смогли создать такое покрытие для солнечных батарей, которое заметно увеличило долю поглощаемого ими света и позволило уменьшить их толщину. Что интересно, подобного же эффекта можно добиться, просто прикрепив крылья белянок к поверхности солнечных батарей, не меняя и не обрабатывая их поверхности. Как заявляют Маллик и его коллеги, их версия солнечной батареи поглощает в среднем на 41-50% больше света, чем классические фотоэлементы, и при этом она может обладать в 17 раз меньшей массой при аналогичной мощности. По словам исследователей, КПД их солнечных батарей и соотношение их массы и мощности можно будет сделать еще более привлекательными, если им удастся улучшить свойства искусственных аналогов чешуек белянок. Такие солнечные батареи, как предполагают Маллик и его коллеги, будут в первую очередь интересны не только энергетикам, но и разработчикам космических кораблей и зондов, где вес источника питания играет критическую роль.

В Центре армейских исследований, разработок и техники (NSRDEC) исследователям удалось разработать специальную упаковку, которая способна хранить пищевые продукты в два раза больше по времени на складах. Упаковка сделана из нанокомпозиционных пленок и термопластического каучука. В новую упаковку будут заворачивать продукты для сухого пайка. Из материалов удастся создать более легкую и прочную упаковку, причем, по размерам она получается в два раза меньше, нежели аналогичная, выполненная из традиционного полиэтилена. На складах провиант она будет хранить до трех лет, в космосе – до пяти лет. Новую упаковку разрабатывали для того, чтобы обеспечить свежесть нового и специально разработанного провианта для рациона американских солдат. Туда входят куриные кусочки с соусом Баффало или острым соусом чили с лаймом, порошок для приготовления ягодного напитка и картофельные оладьи с беконом. С 2016 года в рацион солдат включат макароны с томатным соусом, феттучини со шпинатом, порошок для приготовления протеинового напитка с шоколадом и молотый красный перец. Эти продукты планировали включить в рацион солдат в течение нескольких лет, однако из-за старой упаковки нельзя было обеспечить их длительный срок хранения. Один пакет рассчитан на один прием пищи. Калорийность рациона приблизительно составляет 1200 килокалорий.

Компания VolkerWessels из Нидерландов предлагает заменить старые бетонное и асфальтовое покрытия на дорогах переработанным пластиком. Согласно исследованиям фирмы, их покрытие будет в три раза устойчивее классических аналогов и способно выдерживать перепады температур в интервале от минус 40 до плюс 80 градусов по Цельсию. PlasticRoad также обеспечивает, по мнению проектировщиков, ряд инновационных возможностей. Среди них – модульная сборка, подогрев дорожного полотна, а также бесшумность при перемещении по такому покрытию автотранспортных средств. Также конструкция предусматривает наличие полых пространств, которые могут быть использованы для прокладки кабелей, труб и систем канализации. Строительство пластиковой дороги, по мнению инженеров VolkerWessels, происходит в разы быстрее, чем асфальтовой или бетонной.

В начале этой статьи я писал, что мы живем в эпоху неограниченных возможностей. Мне кажется, что вышеприведенные примеры подтверждают эту мысль. Инновации меняют мир современной экономики, и ведущие страны мира готовы и включены в этот процесс. А вот сумеет ли встроиться в него современная Россия – это большой вопрос.  


Комментарии:

Пока комментариев нет. Станьте первым!